Nel 2015, l'allora capo scienziato della NASA Ellen Stofan ha dichiarato che, "Credo che avremo forti indicazioni di vita oltre la Terra nel prossimo decennio e prove certe nei prossimi 10-20 anni". Con molteplici missioni programmate per cercare prove di vita (passata e presente) su Marte e nel sistema solare esterno, questa non sembra una valutazione irrealistica.

Ma certo, trovare prove di vita non è un compito facile. Oltre alle preoccupazioni per la contaminazione, c'è anche il rischio e i rischi che derivano dall'operare in ambienti estremi, cosa che sicuramente comporta la ricerca di vita nel sistema solare. Tutte queste preoccupazioni sono state sollevate in una nuova conferenza FISO intitolata "Verso il sequenziamento in situ per il rilevamento della vita", ospitato da Christopher Carr del MIT.

Carr è un ricercatore del Dipartimento della Terra del MIT, Scienze atmosferiche e planetarie (EAPS) e ricercatore presso il Dipartimento di Biologia Molecolare del Massachusetts General Hospital. Da quasi 20 anni, si è dedicato allo studio della vita e alla sua ricerca su altri pianeti. Ecco perché è anche il Science Principal Investigator (PI) dello strumento Search for Extra-Terrestrial Genomes (SETG).

Guidato dalla dott.ssa Maria T. Zuber, professore di geofisica E. A. Griswold al MIT e capo di EAPS, il gruppo interdisciplinare dietro SETG comprende ricercatori e scienziati del MIT, Caltech, Università Brown, arvard, e Claremont Biosolutions. Con il supporto della NASA, il team SETG ha lavorato allo sviluppo di un sistema in grado di testare la vita in situ.

Introducendo la ricerca della vita extraterrestre, Carr ha descritto l'approccio di base come segue:

"Potremmo cercare la vita come non la conosciamo. Ma penso che sia importante iniziare dalla vita come la conosciamo - per estrarre sia le proprietà della vita che le caratteristiche della vita, e considerare se dovremmo cercare anche la vita come la conosciamo, nel contesto della ricerca della vita oltre la Terra."

A tal fine, il team SETG cerca di sfruttare i recenti sviluppi nei test biologici in situ per creare uno strumento che può essere utilizzato dalle missioni robotiche. Questi sviluppi includono la creazione di dispositivi portatili per il test del DNA/RNA come il MinION, così come l'indagine Biomolecule Sequencer. Eseguita dall'astronauta Kate Rubin nel 2016, questo è stato il primo sequenziamento del DNA mai avvenuto a bordo della Stazione Spaziale Internazionale.

Basandosi su questi, e il prossimo programma Genes in Space - che consentirà agli equipaggi della ISS di sequenziare e ricercare campioni di DNA sul posto - il team SETG sta cercando di creare uno strumento in grado di isolare, rilevare, e classificare qualsiasi organismo a base di DNA o RNA in ambienti extraterrestri. Nel processo, consentirà agli scienziati di testare l'ipotesi che la vita su Marte e in altre località del sistema solare (se esiste) sia correlata alla vita sulla Terra.

Per abbattere questa ipotesi, è una teoria ampiamente accettata che la sintesi di sostanze organiche complesse - che include basi azotate e precursori del ribosio - sia avvenuta all'inizio della storia del sistema solare e abbia avuto luogo all'interno della nebulosa solare da cui si sono formati tutti i pianeti. Queste sostanze organiche potrebbero essere state poi consegnate da comete e meteoriti a più zone potenzialmente abitabili durante il periodo del tardo pesante bombardamento.

Conosciuto come litopansermia, questa teoria è una leggera svolta sull'idea che la vita sia distribuita in tutto il cosmo dalle comete, asteroidi e planetoidi (aka. panspermia). Nel caso della Terra e di Marte, le prove che la vita potrebbe essere correlata si basa in parte su campioni di meteoriti che sono noti per essere giunti sulla Terra dal Pianeta Rosso. Questi erano essi stessi il prodotto di asteroidi che colpirono Marte e sollevarono materiale espulso che alla fine fu catturato dalla Terra.

Indagando luoghi come Marte, Europa ed Encelado, gli scienziati potranno anche impegnarsi in un approccio più diretto quando si tratta di cercare la vita. Come ha spiegato Carr:

"Ci sono un paio di approcci principali. Possiamo adottare un approccio indiretto, guardando alcuni degli esopianeti recentemente identificati. E la speranza è che con il James Webb Space Telescope e altri telescopi terrestri e telescopi spaziali, che saremo in grado di iniziare a immaginare le atmosfere degli esopianeti in modo molto più dettagliato di quanto la caratterizzazione di quegli esopianeti abbia [permesso] fino ad oggi. E questo ci darà il massimo, darà la possibilità di guardare molti diversi mondi potenziali. Ma non ci permetterà di andarci. E avremo solo prove indirette attraverso, Per esempio, spettri atmosferici."

Marte, Europa ed Encelado rappresentano un'opportunità diretta per trovare la vita poiché tutti hanno dimostrato condizioni che sono (o erano) favorevoli alla vita. Considerando che ci sono ampie prove che Marte una volta aveva acqua liquida sulla sua superficie, Europa ed Encelado hanno entrambi oceani sotterranei e hanno mostrato prove di essere geologicamente attivi. Quindi, qualsiasi missione in questi mondi avrebbe il compito di cercare nei luoghi giusti per individuare le prove della vita.

Su Marte, Carr note, questo si riduce a cercare in luoghi dove c'è un ciclo dell'acqua, e probabilmente comporterà un po 'di speleologia:

"Penso che la nostra migliore scommessa sia accedere al sottosuolo. E questo è molto difficile. Dobbiamo perforare, o altrimenti accedere a regioni al di sotto della portata delle radiazioni spaziali che potrebbero distruggere il materiale organico. E una possibilità è quella di andare a nuovi crateri da impatto. Questi crateri da impatto potrebbero esporre materiale che non è stato sottoposto a trattamento con radiazioni. E forse una regione in cui potremmo voler andare sarebbe da qualche parte dove un nuovo cratere da impatto potrebbe collegarsi a una rete più profonda del sottosuolo, dove potremmo avere accesso a materiale che forse esce dal sottosuolo. Penso che sia probabilmente la nostra migliore scommessa per trovare la vita su Marte oggi al momento. E un posto in cui potremmo guardare sarebbe all'interno delle caverne; Per esempio, un tubo di lava o qualche altro tipo di sistema di grotte che potrebbe offrire schermatura dai raggi UV e forse anche fornire un accesso a regioni più profonde all'interno della superficie marziana".

Per quanto riguarda i "mondi oceanici" come Encelado, la ricerca di segni di vita implicherebbe probabilmente l'esplorazione della sua regione polare meridionale dove in passato sono stati osservati e studiati alti pennacchi d'acqua. Su Europa, probabilmente implicherebbe la ricerca di "regioni del caos", i punti in cui possono esserci interazioni tra il ghiaccio superficiale e l'oceano interno.

L'esplorazione di questi ambienti presenta naturalmente alcune serie sfide ingegneristiche. Per i principianti, sarebbero necessarie le estese protezioni planetarie per garantire che la contaminazione fosse prevenuta. Queste protezioni sarebbero necessarie anche per evitare falsi positivi. Niente di peggio che scoprire un ceppo di DNA su un altro corpo astronomico, solo per rendersi conto che in realtà era un fiocco di pelle caduto nello scanner prima del lancio!

E poi ci sono le difficoltà poste dall'operare una missione robotica in un ambiente estremo. Su Marte, c'è sempre il problema della radiazione solare e delle tempeste di polvere. Ma su Europa, c'è il pericolo aggiuntivo rappresentato dall'intenso ambiente magnetico di Giove. Anche esplorare i pennacchi d'acqua provenienti da Encelado è molto impegnativo per un orbiter che molto probabilmente starebbe oltrepassando il pianeta in quel momento.

Ma dato il potenziale per scoperte scientifiche, una tale missione vale bene i dolori e le pene. Non solo consentirebbe agli astronomi di testare teorie sull'evoluzione e la distribuzione della vita nel nostro sistema solare, potrebbe anche facilitare lo sviluppo di tecnologie cruciali per l'esplorazione dello spazio, e si traduca in alcune applicazioni commerciali serie.

Guardando al futuro, si prevede che i progressi nella biologia sintetica porteranno a nuovi trattamenti per le malattie e alla capacità di stampare in 3D tessuti biologici (nota anche come "bioprinting"). Aiuterà anche a garantire la salute umana nello spazio affrontando la perdita di densità ossea, atrofia muscolare, e diminuito organo e funzione immunitaria. E poi c'è la capacità di far crescere organismi appositamente progettati per la vita su altri pianeti (puoi dire terraformazione?)

Oltre a tutto ciò, la capacità di condurre ricerche in situ per la vita su altri pianeti solari offre anche agli scienziati l'opportunità di rispondere a una domanda scottante, uno con cui hanno lottato per decenni. In breve, la vita basata sul carbonio è universale? Finora, tutti i tentativi di rispondere a questa domanda sono stati in gran parte teorici e hanno coinvolto la "varietà a frutto basso" - dove abbiamo cercato segni di vita come la conosciamo, utilizzando metodi prevalentemente indiretti.

Trovando esempi che provengono da ambienti diversi dalla Terra, faremmo alcuni passi cruciali per prepararci al tipo di "incontri ravvicinati" che potrebbero verificarsi lungo la strada.